DE2238349B2

DE2238349B2 - Hydraulically driven resonance testing machine

Info

Publication number: DE2238349B2
Application number: DE19722238349
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt-Arheilgen Klinger; Bruno Dipl.-Ing. 6144 Zwingenberg Voss
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1974-05-16
Also published as: DE2238349A1; DE2238349C3

Description

c A₂ c A ₂

·« "J₁ · « " J ₁

CC. Ar,Ar,

ίο " co¹ A₁(A₁ —AJ ίο " co ¹ A ₁ (A ₁ - AJ

ergeben, in denen bedeutet:result, in which means:

W₁ = mit dem Hauptkolben (4) bewegte Masse, m.-, = mit dem Übersetzungskolben (9) bewegte Masse,W ₁ = mass moved with the main piston (4), m.-, = mass moved with the transmission piston (9),

c = Federkennzahl der Probe, A₁ = wirksame Kolbenfiäche des Hauptkolbens, Α_Λ — wirksame Kolbenfläche des Übersetzungskolbens. c = spring index of the sample, A ₁ = effective piston area of the main piston, Α _Λ - effective piston area of the transmission piston.

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch angetriebene Resonanzpriifmaschine mit angekoppelten schwingenden Massen.
Derartige Resonanzpriifmaschinen arbeiten mit einer Schwingungsfrequenz, die der Eigenfrequenz des schwingenden Systems entspricht; die Eigenfrequenz wird im wesentlichen durch die Federkennzahl der zu belastenden Probe und die schwingende Masse bestimmt. Daraus folgt, daß bei einer vorgegebenen Probe eine gewünschte Schwingungsfrequenz der Resonanzprüfmaschine nur durch geeignete Wahl der schwingenden Massen erreicht werdcr. kann. Bei Resonanzprüfmaschinen für hohe Prüfkräfte werden die erforderlichen Massen so groß, daß sich daraus erhebliche konstruktive Probleme und eine beachtliche Verteuerung der Maschine er-2 ben wür-en.The invention relates to a hydraulically driven resonance testing machine with coupled oscillating masses.
Such resonance testing machines work with an oscillation frequency which corresponds to the natural frequency of the oscillating system; the natural frequency is essentially determined by the spring index of the sample to be loaded and the oscillating mass. It follows from this that, for a given sample, a desired oscillation frequency of the resonance testing machine can only be achieved by a suitable choice of the oscillating masses. can. In the case of resonance testing machines for high test forces, the required masses are so great that they would result in considerable design problems and a considerable increase in the cost of the machine.

Aus der USA.-Patentschrif 13 442120 ist es bekannt, die schwingende Masse durch eine Flüssigkeitsmenge darzustellen, die in einem Rohr hin- und herschwingt, dessen beide Enden jeweils mit einem Ende eines Hydraulikzylinders verbunden sind, dessen Kolben mit dem Antriebskolben der Resonanzprüfmaschine auf einer gemeinsamen Kolbenstange sitzt Hierbei läßt sich jedoch die schwingende Masse nichi im gewünschten Maße vergrößern; außerdem bewirkt das Hin- und Herströmen der Flüssigkeit ir dem Schwingrohr durch hydraulische Reibung eins erhebliche Dämpfung des Systems, was bei Rcso nanzmaschinen unerwünscht ist, weil es nur eine ge ringe Resonanzüberhöhung ermöglicht. Dadurch is bei derartigen Resonanzmaschinen eine große An tricbsenergie erforderlich.From the USA patent specification 13 442120 it is known to represent the oscillating mass by a quantity of liquid that swings back and forth in a pipe, the two ends of which are each connected to one end of a hydraulic cylinder, the piston of which sits on a common piston rod with the drive piston of the resonance testing machine Here, however, the vibrating mass cannot be increased to the desired extent; also causes the back and forth flow of the liquid in the oscillating tube by hydraulic friction one Significant damping of the system, which is undesirable with Rcso nanzmaschinen, because there is only one ge ring resonance increase possible. This is of great importance in such resonance machines Tricbsenergie required.

Aufgabe tier Erfindung ist es daher, cine Re sonanzprühnaschinc der eingangs genannten Art si auszubilden, daß auch bei großen Prüfkräften nu kleine schwingende Massen erforderlich werden, da die Resonanzfrequenz trotz kleiner Massen hcrabge setzt wild und keine freien Massenkräfte auf di Fundamente einwirken können.The object of the invention is therefore to cine Re sonanzprühnaschinc of the type mentioned si to train that even with large test forces nu small oscillating masses are required because the resonance frequency in spite of small masses hcrabge sets wild and no free mass forces on di Foundations can act.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gc löst, daß die schwingenden Massen mittels einer h\ draulischen Übersetzung angekoppelt werden. DcAccording to the invention, this object is achieved in that the vibrating masses by means of a h \ hydraulic translation. Dc

mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch die Übersetzung die Schwingungsamplitude der angekoppelten Masse gegenüber der Schwingungsamplitude der Probe vergrößert wird; dadurch kann die Masse bei unveränderter Frequenz kleiner gehalten werden als eine mit der Probe unmittelbar verbundene Schwingmasse, und zwar kann die Masse mit dem Quadrat der Übersetzung der Schwingungsamplitude verkleinert werden.The advantage achieved by the invention is in particular that the vibration amplitude is achieved by the translation the coupled mass is increased compared to the oscillation amplitude of the sample; this allows the mass to remain unchanged in frequency be kept smaller than an oscillating mass directly connected to the sample, and Although the mass can be reduced by the square of the translation of the oscillation amplitude will.

In eiier Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer Resonanzprüfmaschine mit einem Hauptzylinder, der einen Hauptkolben für die Belastung der Probe aufnimmt, eir. jeweils an beiden Zylinderenden mit dem Hauptzylinder über Hydaulikleitungen verbundener Übersetzungszylinder vorgesehen mit einem die schwingende Masse tragenden Kolben, dessen wirksame Kolbenfläche kleiner als die des Hauptkolbens ist. Die hydraulische Übersetzung ist so geschaltet, daß die beiden Massen gegeneinanderfchwingen, so daß keine freien Kräfte auf den Maschinenrahmen wirken. Durch die Übersetzung wird <lie Schwingungsamplitude der einen Masse gegenüber der zweiten an der Probe befestigten Masse vergrößert. Dadurch kann die schnell schwingende Masse klein gehalten werden, und zwar kann die Masse etwa im Quadrat der Übersetzung der Amplituden verkleinert werden.In eiier embodiment of the invention is in a Resonance testing machine with a master cylinder that has a master piston for loading the sample takes in, eir. each connected to the main cylinder via hydraulic lines at both cylinder ends Translation cylinder provided with a piston that carries the oscillating mass effective piston area is smaller than that of the main piston. The hydraulic transmission is switched so that the two masses swing against each other, so that no free forces on the machine frame works. Because of the translation, there is less vibration amplitude than the one mass the second mass attached to the sample is enlarged. This allows the rapidly oscillating Mass can be kept small, namely the mass can be roughly square the translation of the amplitudes can be reduced in size.

Da für viele Anwendungsfälle eine Vorlast für die !Probe gefordert wird, der sich die Schwing'ielastung überlagert, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß eine Vorlast über einen mit dem Kolben des Hauptzylinders oder mit dem Kolben des Übersetzungszylinders verbundenen Kolben eines Vorlast^ylinders erzeugt wird. Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Übersetzung wäre die bekannte Beaufschlagung des Hauptkolbens mit einer hydraulischen Vorlast nicht ohne weiteres möglich, weil sich sonst der Kolben des Übersetzungszylinders durch die Vorlast aus seiner Mittellage bewegen würde. Diese Schwierigkeit wird gemäß Weiterbildung durch die mechanische Verbindung des Vorlastkolbens mit dem Übersetzungskolben überwunden. Zweckmäßigerweise ist der Kolben des Vorlastzylinders mit dem Hauplkolben oder dem Ubersetzungskolben auf einer gemehsamen Kolbenstange angeordnet.Since a preload for the sample is required for many applications, the vibration load superimposed, it is provided in a further embodiment of the invention that a preload via a with the piston of the master cylinder or a piston connected to the piston of the transmission cylinder Preload ^ ylinders is generated. In the case of the hydraulic translation according to the invention, the known one would be Applying a hydraulic preload to the main piston is not easily possible because otherwise the piston of the transmission cylinder would move out of its central position due to the preload. According to a further development, this difficulty is caused by the mechanical connection of the preload piston overcome the transmission piston. The piston of the preload cylinder is expediently with the main piston or the transmission piston arranged on a joint piston rod.

GenuilA einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird durch einen aus Wegaufr.;hmer. Rvgeleinrichtur.g und Servoventil bestehender Regelkreis am Vorlastzylindcr der vorgegebene Schwingungsmittelpunkt des Kolbens in dem Übersetzungszylinder eingehalten. Dadurch können Leckölverluste automatisch ausgeglichen werden: außerdem kann bei Langsamantrieb die PoMlionsregelung des Vorlastkolbens auch als Speicherabsperreinrichtung verwendet werden, so daß die Zahl der erforderlichen Servoventile gering gehalten wird. Die Schwingungsmittellager können auch durch an der Kolbenstange des Übersetzungskolbens angreifende Federn eingehalten werden. Weiterhin ist es möglich, über einen am Übersetzungszylinder angreifenden Wegaufnehmer und über einen Regelkreis den vorgegebenen Schwingungsmittclpunkt des Übersetzungszylinders einzuhalten. GenuilA a further embodiment of the invention is made by a Wegaufr.; hmer. Rvgeleinrichtur.g and servo valve existing control circuit on the preload cylinder the specified center of oscillation of the piston in the translation cylinder is observed. In this way, leakage oil losses can be compensated automatically: in addition, with slow drive So does the PoMlion control of the preload piston be used as a storage shut-off device, so that the number of servo valves required is low is held. The vibration element bearings can also be attached to the piston rod of the transmission piston attacking springs are observed. It is also possible to use one on the translation cylinder attacking displacement transducer and the specified center of oscillation via a control loop of the transmission cylinder must be observed.

Um die Einwirkung von freien Massenkräften auf das Fundament nach Möglichkeit zu vermeiden, kann man den Hauptzylinder und den Ubersetzuncszylinder koaxial zueinander anordnen. Dies ergibt gleichzeitig einen gedrängten Maschinenaufbau. Um eine noch weitere Platzersparnis .zu erreichen und die dämpfend wirkenden Hydraulikleitungen zwischen Hauptzylinder und Übersetzungsz3'linder zu verkiirzen, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Übersetzungszylinder innerhalb des Kolbens des Hauptzylinders angeordnet werden. Wenn ein Vorlastzylinder vorhanden ist, kann auch dieser mit dem Hauptzylinder und dem Üforsetzungszylinder ko-In order to avoid the effect of free inertial forces on the foundation as far as possible, the master cylinder and the translation cylinder can be arranged coaxially with one another. This gives at the same time a compact machine structure. To achieve even more space savings and the to shorten the damping hydraulic lines between the master cylinder and the transmission cylinder, can in a further embodiment of the invention, the translation cylinder within the piston of the Master cylinder can be arranged. If a preload cylinder is available, this can also be used with the Master cylinder and the transfer cylinder co-

axial angeordnet werden. Dadurch liegen alle Hydraulikzylinder so nahe beieinander, daß zwischen ihnen nur sehr kurze und deshalb nur in sehr geringem Maße dämpfend wirkende Leitungsstücke vorgesehen werden müssen.be arranged axially. As a result, all hydraulic cylinders are so close together that between provided them only very short and therefore only to a very small extent dampening line pieces Need to become.

Um zu verhindern, daß durch die Bewegung des Hauptkolbens und des Übersetzungskolbens Massenkräfte auf die Maschine übertragen werden, ist in. noch weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Verhältnis der mit dem Hauptkolben beweg-In order to prevent inertial forces caused by the movement of the main piston and the transmission piston are transferred to the machine, is provided in. Yet another embodiment of the invention, that the ratio of the

zo ten Masse zu der mit dem Ubersetzungskolben bewegten Masse gleich dem hydraulischen Übersetzungsverhältnis gewählt wird. Dadurch erzielt man einen vollständigen Massenausgleich. zo th mass to the mass moved with the transmission piston is chosen equal to the hydraulic transmission ratio. This achieves complete mass balancing.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungs-The invention is based on execution

beispielen in Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Es zeigtexamples explained in more detail in the description and drawing. It shows

Fig. 1 schematisch eine Resonanzprüfmaschine mit Hauptzylinder, Übersetzungszylinder und Erregerzyiinder, 1 schematically shows a resonance testing machine with a master cylinder, transmission cylinder and exciter cylinder,

F i g. 2 schematisch eine Resonanzprüfmaschine mit Hauptzylinder, Übersetzungszylinder und Erregerzylinder sowie einer mit dem Übersetzungszylinder verbundenen Feder zur Einhaltung der Mittellager des Überseizungskolbens,F i g. 2 schematically shows a resonance testing machine with master cylinder, transmission cylinder and exciter cylinder as well as a spring connected to the transmission cylinder to maintain the center bearing of the oversize piston,

F i g. 3 schematisch eine Resonanzprüfmaschine mit Hauptzylinder. Übersetzungszylinder, Erregerzylinder und einem Vorlastzylinder, wobei der Kolben des Vorlastzylinders auf der Kolbenstange des Hauptzylinders und der Kolben des Erregerzylinders auf der Kolbenstange des Übersetzungszylinders angeordnet ist,F i g. 3 schematically shows a resonance testing machine with a master cylinder. Transmission cylinder, exciter cylinder and a preload cylinder, the piston of the preload cylinder on the piston rod of the Master cylinder and the piston of the exciter cylinder arranged on the piston rod of the translation cylinder is,

F1 g. 4 schematisch den Antrieb einer Resonanzprüfmaschine mit Hauptzylinder, Übersetzungszylinder und Vorlastzylinder, wobei der VorlastkolbenF1 g. 4 schematically the drive of a resonance testing machine with master cylinder, translation cylinder and preload cylinder, with the preload piston

auf der Kolbenstange des Übersetzungszylinders angeordnet ist, und die zugehörige Steuer- und Regeleinrichtungen, is arranged on the piston rod of the transmission cylinder, and the associated control and regulating devices,

F i g. 5 bis 7 Antriebseinrichtungen für hydraulische Resonanzprüfmaschinen, wobei der Hauptzylinder, der Übersetzungszylinder und der Vorlastzylinder koaxial angeordnet sind und sich der Übersetzungszylinder innerhalb des Hauptkolbens befindet. F i g. 5 to 7 drive devices for hydraulic resonance testing machines, the main cylinder, the translation cylinder and the preload cylinder are arranged coaxially and the translation cylinder located inside the main piston.

Wie Fig. 1 in stark vereinfachter Darstellungsweise zeigt, weist eine hydraulische Resonanzprüfinaschine einen Maschinenrahmen 1 auf, an dem die Probe 2 mit ihrem einen Ende befestigt ist. Das andere Ende der Probe ist mit der Kolbenstange 3 des Hauplkolbens 4 verbunden, der in einem Hauptzy-As FIG. 1 shows in a greatly simplified representation, a hydraulic resonance testing machine a machine frame 1 to which the sample 2 is attached at one end. That other end of the sample is connected to the piston rod 3 of the main piston 4, which is in a main cylinder

fio linder 5 über eine Steuervorrichtung 6 mit einer nicht dargestellten hydraulischen Kraftquelle verbunden hin- und herbewegt wird. Der Zylinderraum des Hauptzylinders 5 steht beiderseits des Hauptkolbcns 4 über je eine kurze Hydraulikleitung 7 mit einem Übersetzungszylinder 8 in Verbindung, in dem sich ein Ubersetzungskolben 9 bewegen kann, dessen wirksame Kolbcnfläche kleiner als die des Hauptkolbens 4 ist. An dem Übersetzungskolben 9 ist eine KoI-fio linder 5 via a control device 6 with a not hydraulic power source shown is connected reciprocated. The cylinder space of the The master cylinder 5 is on both sides of the master piston 4 via a short hydraulic line 7 each a translation cylinder 8 in connection, in which a translation piston 9 can move, its effective piston area is smaller than that of the main piston 4. On the transmission piston 9 is a KoI-

benstange 10 angebracht, die eine schwingende Masse 11 trägt. Das Übersetzungsverhältnis für die Schwingungsamplituden des Hauptkolbens 4 und des Übersetzungskolbens 9 ist gleich dem Verhältnis der wirksamen Kolbenfläche des Übersetzungskolbcns 9 zu der des Hauptkolbens 4. Die für Resonanzbetrieb erforderliche Schwingmasse 11 ist um das Quadrat des Übersetzungsverhältnisses kleiner als eine mit dem Haupikolben verbundene schwingende Masse, die für Resonanzbetrieb erforderlich wäre. Mit der Kolbenstange 3 des Hauptkolbens 4 ist die Kolbenstange 12 des Erregerkolbens 13 für die dynamische Schwingbelastung »'orbunden. über das Steuerventil 14 wird der Eixegerzylinder 15 mit einer nicht dargestellten hydraulischen Kraftquelle, z. B. einer Pumpe, verbunden. Bei der Aucführungsform gemäß F i g. 2 ist zwischen der hydraulisch angekoppelten schwingenden Masse 11 und dem Rahmen 1 eine Feder 16 angeordnet. Die Federwirkung wird ebenfalls über die hydraulische Kopplung auf den Prüfkörper 2 übertragen.rod 10 attached, which carries a vibrating mass 11. The gear ratio for the Vibration amplitudes of the main piston 4 and the transmission piston 9 is equal to the ratio of effective piston area of the transmission piston 9 to that of the main piston 4. The oscillating mass 11 required for resonance operation is around the square the transmission ratio is smaller than an oscillating mass connected to the main piston, which would be required for resonance operation. With the piston rod 3 of the main piston 4 is the piston rod 12 of the exciter piston 13 for the dynamic vibration load '' orbunden. via the control valve 14 is the Eixeger cylinder 15 with a not shown hydraulic power source, e.g. B. a pump connected. In the embodiment according to FIG. 2 a spring 16 is between the hydraulically coupled oscillating mass 11 and the frame 1 arranged. The spring action is also applied to the test body 2 via the hydraulic coupling transfer.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 3 ist auf der Kolbenstange 3 des Hauptkolbens 4 ein Vorlastkjlben 34 angeordnet, der sich in einem Vorlastzylinder 35 bewegt. Der Vorlast7\linder 35 wird durch eine nicht dargestellte Druckquelle über das Servoventil 36 und die Leitungen 37 derart mit hydrostatischem Druck beaufschlagt, daß eine der vom Hauotzylindcr 5 erzeugten Schwingkraft überlagerte Voi^ast (Zug- oder Drucklasl) erzeugt wird. Um die Schwingbewegung der Kolbenstange 3 ;;'i„':t zu behindern, Steher beide Se:t~- ^z VorlastzylinJ. ■■*. 35 über ⁵ <*itungen38 je mit einein (iasdnickspeicher 39 in Verladung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kolbenstange 22 des Erregerzylinders 15 mit der Kolbenstange 10 des Übertragungszylinders 8 unter Zwischenschaltung der Masse 11 verbunden. Der trregerzylinder kann selbstverständlich auch wie in den Fig. 1 und 2 mit der Kolbenstange des Hauptzylind« -; verbunden sein. Ebenso kann auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 dei Erregeivylinder mit der Kolbenstange des Übersetzungszylinüi-'-«: verbunden sein. Ein gegenseitiger Austausch dieser beiden Anordnungsmöglichkeiten ist auch bei den folgenden Figuren möglich, wobei noch erwähnt werden soll, daß die Masse 11 nicht unbedingt zwischen Erregerkolbenstange 22 und Übersetzungskolbenslange 10 angeordnet sein muß, sondern auch am oberen oder unteren Ende.In the execution according to FIG. 3, a preload cylinder 34 is arranged on the piston rod 3 of the main piston 4 and moves in a preload cylinder 35. The preload 7 \ linder 35 is acted upon by a pressure source, not shown, via the servo valve 36 and the lines 37 with hydrostatic pressure in such a way that a volume (tension or pressure glass) superimposed on the oscillating force generated by the main cylinder 5 is generated. In order to hinder the oscillating movement of the piston rod 3 ;; 'i "': t, stay both Se: t ~ - ^ z VorlastzylinJ. ■■ *. 35 via ⁵ lines38 each with one (iasdnick memory 39 in loading. In this embodiment, the piston rod 22 of the exciter cylinder 15 is connected to the piston rod 10 of the transfer cylinder 8 with the interposition of the mass 11. The exciter cylinder can of course also as in FIG and 2 with the piston rod of the master cylinder "-;. Likewise, in the exemplary embodiment of FIGS. 1 and 2, the excitation cylinder can also be connected to the piston rod of the transmission cylinder The following figures are possible, whereby it should also be mentioned that the mass 11 does not necessarily have to be arranged between the exciter piston rod 22 and the transmission piston length 10, but also at the upper or lower end.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform ist der Kolben 34 des Vorlastzylinders 35 mit dem Kolben 4 des Hauptzylinders 5 verbunden. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 ist der Kolben 34 des Vorlastzylinders 35 mit dem Kolben 9 des Übersetzungszylmders 8 verbunden, d. h., die Kolbenstange 43 des Vorlastkolbens 34 ist mit der Kolbenstange 10 des Übersetzungszylinders 8 verbunden. In Abhängigkeit davon, ob der obere oder untere Spsicher 39 mit höherem Druck beaufschlagt wird, ergibt sich eine Druck- oder Zugvorlast für die Probe. Die Anordnung des Kolbens 34 des Vorlastzylinders 35 auf der Kolbenstange des Übersetzungszylinders 8 erfordert gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 nur einen verhältnismäßig kleinen Vorlastzylinder 35, während bei der Anordnung des Kolbens 34 auf der Kolbenstange 3 des Hauptzylinders 5 gemäß Fig. 3 der Vorlastzylindcr 35 beim Langsamantrieb, d.h. bei der Verwendung der Prüfmaschine als statische oder langsambewegte Prüfmaschine, zusammen mit dem Hauptzylinder 5 zur Beaufschlagung der Probe dienen kann, so daß eine sehr hohe Kraft erzeugt werden kann.In the case of the in FIG. 3 is the piston 34 of the preload cylinder 35 with the piston 4 of the master cylinder 5 connected. In the embodiment according to FIG. 4 is the piston 34 of the Preload cylinder 35 connected to the piston 9 of the transmission cylinder 8, d. i.e., the piston rod 43 of the preload piston 34 is connected to the piston rod 10 of the transmission cylinder 8. In Depending on whether the upper or lower storage device 39 is subjected to higher pressure, results a compressive or tensile preload for the sample. The arrangement of the piston 34 of the preload cylinder 35 on the piston rod of the translation cylinder 8 requires compared to the embodiment according to Fig. 3 only a relatively small preload cylinder 35, while in the arrangement of the piston 34 on the piston rod 3 of the master cylinder 5 according to FIG. 3 of the preload cylinder 35 during slow drive, i.e. when using the testing machine as a static or slowly moving testing machine can serve with the master cylinder 5 to act on the sample, so that a very high force can be generated.

F i g. 4 zeigt weiterhin die für eine hydraulische Resonanzprüfmaschine erforderlichen Steuer- und Regeleinrichtungen, die bei den übrigen Figuren der besseren Übersicht wegen weggelassen wurden. Eine Regeleinrichtung 51 gibt über die Leitung 52 einF i g. 4 furthermore shows the control and control functions required for a hydraulic resonance testing machine Control devices that have been omitted from the other figures for the sake of clarity. One Control device 51 inputs via line 52

ίο Stellsipnal für das Vorlastventil 6 und über die Leitung 53 ein Stellsignal für das Wechsellasterregerventil 14, das an dem Erregerzylinder 15 angeordnet ist. Der Regeleinrichtung 51 werden über Verstärker 54 und 55 und einen Wählschalter 56 die Istwerte einer mit der Probenaufhängung verbundenen Kraft- :neßt'inr^:ch'"iip 57 oder einer mit der Kolbenstange 3 bzw. 12 verbundenen Wegmeßeinricluunp 58 zugeführt, außerdem ein Sollwert für die Schwing bewegung von einem Sollwertgeber 59.ίο Stellsipnal for the preload valve 6 and via line 53 a control signal for the alternating load regulator valve 14, which is arranged on the exciter cylinder 15. The control means 51 are via amplifiers 54 and 55 and a selector switch 56, the actual values of an associated with the sample suspension force: supplied ch '"IIP 57 or connected to the piston rod 3 and 12 Wegmeßeinricluunp 58, also a desired value ^for: neßt'inr the oscillating movement from a setpoint generator 59.

Außerdem ist ein Positionsrcgelkreis vorgesehen, der den Schwingweg der am Übersetzung*- und Vorlasuylinder angebrachten Masse 11 so beeinflußt, daß die Mittellagc stets mit der Zylindermitte übereinstimmt. Dazu ist eine Regeleinrichtung 60 vorgesehen, die das Servoventil 36 für den V-V.astzylindcr 35 beeinflußt. Der Regeleinrichtung 60 wird das Meßsigna! einer mit der Kolbenstange 43 des Vorlastzylinders 35 verbundenen Wegmeßeinrichtung 61 zugeführt; außerdem steht die Regeleinrichtung 60 mit einem Sollwertgeber 62 in Verbindung, die über den Schalter 63 für Ri-sonanzbetrieb und Langsambetrieb umschaltbar ist.In addition, a position control circuit is provided, which controls the oscillation path of the transmission * and inlet cylinder Affixed mass 11 influenced so that the Mittellagc always coincides with the cylinder center. For this purpose, a control device 60 is provided which controls the servo valve 36 for the V-V.astzylindcr 35 influenced. The control device 60 is the measurement signal! a displacement measuring device 61 connected to the piston rod 43 of the preload cylinder 35; In addition, the control device 60 is connected to a setpoint generator 62, which via the Switch 63 for ri-sonance operation and slow operation is switchable.

Das Stellsignal für die Vorlast kann auf das Servoventil 6 am Übersetzungszylinder 8 wirken, da sich im VorlastzylinGcr 35 der notwendige Druckunterschied auf Grund der Positionsregelung über die Regeleinrichtung 60 von selb« einstellt. Die Regeleinrichtung 60 für die Position der Masse 11 gibt nur Stellsignale beim Abweichen der Schwingmittellage von der Zylindermitte Sie gleicht damil lediglich Leckölverluste aus.The control signal for the preload can act on the servo valve 6 on the transmission cylinder 8, since The necessary pressure difference is found in the preload cylinder 35 on the basis of the position control via the control device 60 of the same «. the Control device 60 for the position of the mass 11 only gives control signals when the oscillating means position deviates from the cylinder center it only compensates for leakage oil losses.

Der Übersetzungszylinder 8 kann die Aufgaber des Erregerzylinders 15 mitübernehmen. Das Servoventil 6 am Übersetzungszylinder 7 dient dann gleichzeitig zur Einstellung der Mittellast und der Schwing last. Die Regeleinrichtung kann zu einer Spitzenwert regelung vereinfacht werden.The translation cylinder 8 can also take over the tasks of the exciter cylinder 15. The servo valve 6 on the translation cylinder 7 is then used at the same time to set the middle load and the swing load. The control device can be simplified to a peak value control.

Bei Verwendung des Hauptzylinders 5 als Be lastungseinrichtung im Langsamantrieb müssen di' Gasdruckspeicher 39 unwirksam gemacht werden Die Positionsregeleinrichtung 60 fahrt dazu den Vor lastkolben 34 und den damit mechanisch verbun denen Übersetzungskolben 9 in eine Endlage und hai sie dort hydraulisch fest. Da die Speicher 39 von Hauptzylinder 5 bzw. Übersetzungszylinder 8 hydrau lisch getrennt sind, erübrigt sich eine Absperrung de Speicher 39 vom Vorlastzylinder 35. Als Stellglied für den Langsamantrieb wird das Servoventil 6 ar Übersetzungszylinder verwendet, so daß auch i diesem Fall nur drei Servoventil benötigt werder Die F i g. 5, 6 und 7 zeigen e'.nen koaxialen AufbaWhen using the master cylinder 5 as a loading device in the slow drive, di ' Gas pressure accumulator 39 are rendered ineffective. The position control device 60 moves to the front load piston 34 and the mechanically verbun which translation piston 9 in an end position and shark they are fixed there hydraulically. Since the memory 39 of the master cylinder 5 or translation cylinder 8 hydrau lisch are separated, there is no need to shut off the memory 39 from the preload cylinder 35. As an actuator for the slow drive, the servo valve 6 ar translation cylinder is used, so that i In this case, only three servo valves are required The F i g. 5, 6 and 7 show a coaxial structure

von Hauptzylinder 5, Übersetzungszylinder 8 un Vorlastzylinder 35. Diese Anordnung ist bcsondci vorteilhaft für einen vollständigen Massenausgleicl da bei nebeneinanderlicgenden Zylindern stets ei Drehmoment infolge der Massenkräfte auf den M; schinenrahmen ausgeübt würde. Bei allen gezeigte Ausführungsformen ist der Übersetzungszylinderof master cylinder 5, translation cylinder 8 and preload cylinder 35. This arrangement is bcsondci advantageous for a complete balancing of the masses, since there is always ei when the cylinders are next to each other Torque due to the inertia forces on the M; machine frame would be exercised. With all shown Embodiments is the translation cylinder

(ο(ο

Im Inneren des Hauptkolbens 4 angeordnet. Da der Hauptzylinder 5 ringförmig um den Hauptkolben 4 angeordnet ist, bestehen die Hydraulikleitungen 6 «wischen Hauptzylinder 5 und Übersetzungszylinder 8 •us kurzen Bohrungen im Hauptkolben 4. Dadurch wird die hydraulische Übertragung nahezu verlustfrei.Arranged in the interior of the main piston 4. Since the master cylinder 5 is annular around the master piston 4 is arranged, there are hydraulic lines 6 ″ between master cylinder 5 and transmission cylinder 8 • us short bores in the main piston 4. This means that the hydraulic transmission is almost loss-free.

Der Hauptkolben 4 und der Übersetzungskolben 9 bewegen sich zwangsläufig im Gegentakt, wobei der Hub, die Geschwindigkeit und die {Beschleunigung 4cs Übersetzungskolbens 9 etwa im Verhältnis der wirksamen Kolbenfläche des Haupikolbcns zu der <les Ubersetzungskolbens größer sind als am Hauptfcolben. The main piston 4 and the transmission piston 9 inevitably move in push-pull, the stroke, the speed and the acceleration of the transmission piston 9 being greater than on the main piston approximately in the ratio of the effective piston area of the main piston to that of the transmission piston .

Die Ausführungsformen gemäß den F i g. 5, 6 Und 7 unterscheiden sich im wesentlichen durch die Anordnung des Vorlastzylinders 35. Bei der Ausführung gemäß F i g. 5 ist der Vorlastzylinder 35 tbenso groß wie der Hauplz) linder 5 und oberhalb Von diesem angeordnet, wobei der Vorlastkolben 34 lim! der Hauptkolben 4 auf einer gemeinsamen Kolbenstange angeordnet sind, die den Übersetzungstylindcr 8 aufnimmt. Die mit der Kolbenstange 10 des Ubersetzungskolbens 9 verbundene Masse H ist gut zugänglich, beispielsweise zum Anbringen zurätzlichei Massen.The embodiments according to FIGS. 5, 6 and 7 differ essentially in the Arrangement of the preload cylinder 35. In the execution according to FIG. 5, the preload cylinder 35 is the same size as the main cylinder 5 and above Arranged by this, the preload piston 34 lim! the main piston 4 on a common piston rod are arranged, the translation cylinder 8 records. The mass H connected to the piston rod 10 of the transmission piston 9 is easily accessible, for example for attaching additional items Crowds.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 6 ist der Vorlast-Hylinder35 in zwei Zylinderräume 35a und 356 .nifgetcilt, in die jeweils die Kolbenstange 10 des Übersetzungskolbens 9 ragt und dort die Vorlasikolben J4a und 34fc bildet. Die mit der Kolbenstange 10 des Ubersetzungskolbens 9 verbundene Masse 11 ist hierbei nicht von außen zugänglich, so daß eine Veränderung der schwingenden Massen nur durch Anbrigen oder Abnehmen von Zusatzmassen am Hauptkolben 4 erfolgen kann. Die Speicher 39, die bei der Ausführung gemäß F i g. 5 feststehend angeordnet sind, bewegen sich bei der Ausführung gemäß F i g. 6 mit dem Hauptkolben 4.In the execution according to FIG. 6 is the preload cylinder35 in two cylinder spaces 35a and 356 .nifgetcilt, in each of the piston rod 10 of the transmission piston 9 protrudes and forms the Vorlasikolben J4a and 34fc there. The one with the piston rod 10 of the transmission piston 9 connected mass 11 is not accessible from the outside, so that a change of the vibrating masses only by attaching or removing additional masses to the main piston 4 can be done. The memory 39, which in the embodiment according to FIG. 5 arranged in a fixed manner are move in the embodiment according to FIG. 6 with the main piston 4.

Die Ausführung nach F i g. 7 entspricht der hydraulischen Schaltung nach Fig. 3. Der Vorlastkolben 34 ist auf der Kolbenstange 10 des Überselzungskolbens 9 angebracht, die auch die schwingende Masse 11 am oberen Ende trägt. Um den Vorlastzylinder 35 mit den Gasdruckspeichern 39 zu verbinden, verlaufen Bohrungen 28 vom Vorlastzylinder 35 zu Rinckanälcn 29, die mit den feststehenden Speichern 39 verbunden sind. Die koaxiale Länge derThe embodiment according to FIG. 7 corresponds to the hydraulic Circuit according to FIG. 3. The preload piston 34 is on the piston rod 10 of the overrun piston 9 attached, which also carries the vibrating mass 11 at the upper end. To the preload cylinder To connect 35 to the gas pressure accumulators 39, bores 28 run from the preload cylinder 35 to Rinckanälcn 29, which are connected to the fixed memory 39. The coaxial length of the

ίο Ringkanäle 29 ist so gewählt, daß die Verbindung des Vorlastzylinders 35 mit den Speichern 39 auch bei der Hubbewegung des Hauptkolbens 4 nicht unterbrochen wird. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da die Gasspeicher feststehen, der Vorlastzylinder verhältnismäßig klein und die schwingende Masse 10 gut zugänglich ist.ίο ring channels 29 is chosen so that the connection of the preload cylinder 35 with the accumulators 39 not even during the lifting movement of the main piston 4 is interrupted. This embodiment is particularly advantageous because the gas reservoirs are fixed Preload cylinder is relatively small and the oscillating mass 10 is easily accessible.

Bei der koaxialen Anordnung des Hauptzylinders und des Übersetzungszylinders wird ein Ausgleich der Massenkräfte erreicht, wenn das Verhältnis der mit dem Hauptkolben bewegten Masse In₁ zu der mit dem Übersetzungskolben bewegten Masse m.₂ gleich dem hydraulischen Übersetzungsverhältnis
A, A_n With the coaxial arrangement of the master cylinder and the transmission cylinder, the inertia forces are balanced if the ratio of the mass In ₁ moved with the master piston to the mass m ₂ moved with the transmission piston is equal to the hydraulic transmission ratio
A, A _n

gewählt wird, wobei A_x die wirksame Kolbenfläche des Hauptzylinders und A₂ die wirksame Kolbenfläche des Übersetzungszylinders ist. Bei einer Federkcnnzahl c der Probe und einer gewünschten Eigen-3u kreisfrequenz ω ergibt sich ein Massenausgleich, wenr die Massen nach den folgenden Gleicchungen bestimmt werden:is selected, where A _{x is} the effective piston area of the master cylinder and A _{2 is} the effective piston area of the transmission cylinder. With a number of springs c of the sample and a desired natural angular frequency ω , a mass balance results if the masses are determined according to the following equations:

W, =W, = CC.
ω² ω ² A₂ A ₂
A₁ A ₁ AlAl CC. m, - m, - ω* "ω * " AA.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

409 520/9409 520/9

Claims

Patent claims:

1. Hydraulically driven resonance testing machine with coupled oscillating masses, characterized in that the oscillating masses (11) by means of a hydraulic Translation (5, 8) are coupled.

2. Resonanzpriifmaschine according to claim 1 with a master cylinder having a main piston for absorbs the load on the sample, characterized by one at each end of the cylinder transmission cylinder (8) connected to the main cylinder (5) via hydraulic lines (7) with a piston (9) carrying the oscillating mass (11), the effective piston area of which is smaller than that of the main piston (4).

3. resonance testing machine according to claim 2, characterized in that a Voriast over one with the piston (4) of the master cylinder (5) or with the piston (9) of the transmission cylinder (8) connected piston (37) of a preload cylinder (35) is generated.

4. resonance testing machine according to claim 2, characterized in that a preload over a piston (34) of a preload cylinder connected to the piston (9) of the transmission cylinder (8) (35) is generated.

5. Resonanzpriifmaschine according to claim 2, characterized in that by on the piston rod (10) of the transmission piston (9) engaging the spring (16) the vibration central position of the transmission piston (9) is observed.

6. resonance testing machine according to claim 2, characterized in that an am Translation cylinder (8) acting displacement transducer (61) and via a control loop (60) of the specified center of vibration of the transmission piston (preferably the central position in Cylinder) is observed.

7. resonance testing machine according to claim 3, characterized in that diTch one off Wegaulnchmer (61), control device (60) and servo valve (36) existing control circuit on the preload cylinder (35) the specified center of oscillation (the central position) of the piston (9) in the transmission cylinder (8) is maintained.

8. resonance testing machine according to claim 2, characterized in that the master cylinder (5) and the translation cylinder (8) are arranged coaxially to one another.

^l >. Resonance testing machine according to claim 8, characterized in that the transmission cylinder (8) is arranged inside the piston (4) of the master cylinder (5).

10. resonance / test machine according to claim 3, characterized in that the preload cylinder (34), the master cylinder (5) and the transmission cylinder (8) are arranged coaxially to one another.

11. resonance spraying machine according to claim. characterized in that the ratio of the mass (m,) moved with the main piston (4) to the mass (m.,) moved with the transmission piston (9) is the ratio of the difference between the two piston surfaces (A ₁ -A ^) is approximated to the piston surface (A ₂ ) of the transmission piston (9).

12. Resonanzpriifmaschine according to claim 8, characterized in that the size of the with the main piston (4) moving mass (m ^ and with the translation piston (9) moving mass Qn,) in a first approximation from the relationships